JP2000129437A - スパッタリング装置及びスパッタリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大面積の基板に均一な薄膜を形成することの
できるスパッタリング装置及びスパッタリング方法を提
供する。 【解決手段】 ガス供給部６と排気装置とに接続された
真空容器１２の内部に、基板５を取り付けた基板ホルダ
ー４とターゲット２を取り付けた電極１とを対向させて
配置し、ターゲット２上に磁場を形成する長方形マグネ
ット３を電極１内に配置したスパッタリング装置におい
て、形成する磁場の強さが長方形マグネット３の長辺方
向において、増加あるいは減少するように長方形マグネ
ット３を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板上に薄膜を形成
するためのスパッタリング装置及びスパッタリング方法
に関し、特に、大きな面積の基板上に均一な厚みを有す
る薄膜を形成するために好適なマグネトロンスパッタを
行うスパッタリング装置及びスパッタリング方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング装置は基板上にターゲッ
ト材料などで構成される薄膜を安定に形成する成膜装置
として、半導体、液晶基板、光ディスクなどの薄膜製品
の製造装置として広く用いられている。スパッタリング
装置は、高真空中に導入したアルゴン等の不活性ガスの
放電によるスパッタ現象を利用した成膜装置である。従
来の代表的なスパッタリング装置の構成と動作原理につ
いて以下に説明する。従来のスパッタリング装置は排気
装置とガス供給部とにそれぞれ接続された真空容器を有
し、この真空容器中には、基板保持部と、その基板保持
部に保持された基板と、基板保持部と対向して配置され
た電極が配設されている。電極上には薄膜の材料となる
ターゲットが配置されており、この電極には基板保持部
との間に所望の電圧が印加される。

【０００３】上記のように構成されたスパッタリング装
置において、真空容器内を排気装置により所定圧の真空
にした後、ガス供給部からアルゴン等の不活性ガスを供
給し、電極に負電圧または高周波電圧を印加する。この
ように電極に負電圧または高周波電圧を印加することに
より、基板−ターゲット間に不活性ガスのプラズマが発
生する。このプラズマの発生により、不活性ガスの原子
がイオン化し、電界によって加速されてターゲットに衝
突する。これにより、ターゲットに衝突する不活性ガス
の原子がターゲットの原子（以下スパッタ粒子と記す）
を飛び出させるスパッタ現象が起こり、ターゲットから
飛び出したスパッタ粒子が基板上に付着してターゲット
材料と同じ材質の薄膜を基板上に形成する。

【０００４】現在、工業的に広く用いられているスパッ
タリング方法は、マグネトロンスパッタリング方法であ
る。これは、上述した従来のスパッタリング装置による
スパッタリング方法に加えて、ターゲット上に磁場を発
生させ、その磁場によって電子を移動（以下、ドリフト
と言う）させてトラップするものである。このマグネト
ロンスパッタリング方法を用いた従来のスパッタリング
装置について図面を参照しつつ説明する。図１１は、通
常のマグネトロンスパッタリング装置の構成を示す説明
図である。図１１において、真空容器であるチャンバー
１２には、排気装置７と、ガス供給部６とが接続されて
いる。チャンバー１２内の基板保持部４には薄膜を形成
すべき基板５が取り付けられている。基板５はその周端
部を覆うように保持する基板マスク８により基板保持部
４に取り付けられている。電極１の上にはターゲット２
が配設されており、ターゲット２の直下の電極１内には
マグネット１１が配設されている。不活性ガスをイオン
化させる電子は、ターゲット２上でマグネット１１によ
りトンネル状に形成される磁場の磁力線の方向に対して
上方から見て右側の方向にドリフトする性質を持ってい
る。従って、より高い密度のプラズマを得るためには、
ターゲット２上におけるトンネル状の磁場を環状に形成
し、電子をできるだけ長くドリフト運動をするよう構成
することが一般的である。このように構成することによ
り、ターゲット２上の磁場の強い部分において電子の密
度が高くなるため、プラズマ密度の高い部分が発生す
る。その結果、ターゲット２上のプラズマ密度の高い部
分が他の部分に比して速く谷状にスパッタされる。この
ようにして発生するターゲット２上の谷状にえぐられた
部分はエロージョンと呼ばれている。

【０００５】上記に述べたような原理からマグネトロン
スパッタは、（１）電子を磁場によりターゲット近傍に
トラップさせるため、基板上面のプラズマによるダメー
ジが少ない、そして（２）プラズマ密度が高いため成膜
速度が速い、といった特徴を有している。さらに、マグ
ネトロンスパッタにおいては、プラズマ中の電子が磁場
によって形成されたトンネルを通り続けるため、磁場の
トンネルのどの部分においてもプラズマ中の電子密度の
粗密が発生しにくい。従って、スパッタ粒子の飛び出す
量がエロージョンの部位によって差が少なく、マグネト
ロンスパッタは膜厚の制御が容易であるという特徴を有
している。これらの優れた特徴を有しているため、マグ
ネトロンスパッタはこれまで広く用いられてきた。

【０００６】図１１において、一般的なマグネトロンス
パッタリング装置における放電は、ターゲット２とアー
ス電位であるチャンバー１２あるいは基板マスク８との
間に発生する。しかしながら、液晶パネルなどの製造の
ため基板５が大型化してくると、ターゲット２に対向し
て放電を維持するべきアース領域が基板５の周囲の基板
マスク８の近傍の狭い領域に限られてくる。したがっ
て、基板５の中央部分、とアース電極としての基板マス
ク８に近い基板５の周囲部分とで放電プラズマの密度に
大きな差が発生するようになってきた。液晶パネルなど
の大型基板の製造に広く用いられている長辺が長い長方
形マグネットを用いたマグネトロンスパッタリング装置
においては、磁場を構成するトンネルの長さが長くな
る。また、絶縁物である基板５と導体である基板マスク
８との間をプラズマがまたぐように形成される。従っ
て、電子が磁場のトンネルを進むに連れ、徐々に他のガ
スを電離してプラズマの密度が上昇しエロージョン内で
の電子密度に差が生じる。この結果、従来のマグネトロ
ンスパッタリング装置においては、同じエロージョン内
でスパッタ粒子の飛び出す量に差が発生するようになっ
てきた。

【０００７】上記のような問題を解決するために、基板
とターゲットの間に導体のアース棒や網状のアノード電
極を挿入して、そのアノード電極において電子を捕らえ
ることにより、プラズマ密度の増加を防止する機能を有
するよう構成されたスパッタリング装置が現在用いられ
ている。図１２は、上記のように構成された従来のスパ
ッタリング装置の代表的な例の構成を示す説明図であ
る。図１２において、ターゲット２と基板５との間に網
状のアノード電極１６が配設されている。プラズマ密度
は電子による不活性ガスにおける気体元素の解離と、ア
ノード電極１６への電子の吸収とがバランスする密度で
保たれる。したがって、電子がエロージョン上を進むこ
とによるプラズマ密度の増加は発生しない。図１２に示
した装置のようにアノード電極やアノード棒を用いるス
パッタリング方法によれば原理的にはどんな大きな基板
に対してもエロージョン内のスパッタ粒子の飛び出しを
均一にすることが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のス
パッタリング方法では、次のような問題があった。 １）ターゲットから飛び出した材料のうち、アース棒や
アノード電極に付着した部分が無駄になるため、生産性
が低くなる。 ２）アース棒やアノード電極に付着したターゲット材を
除去するためのメンテナンスが必要であり、大きな基板
の場合メンテナンス頻度が増加する。 ３）アース棒やアノード電極から発生する微小粉末が基
板に付着すると不良品発生の原因となり、なた微小粉末
がターゲットに付着すると異常放電の原因となる。 ４）アース棒やアノード電極に放電が集中し、アース棒
やアノード電極が破壊することがある。

【０００９】発明者の実験によれば、電子が磁場のトン
ネルを進むにつれ、アノード電極のようなフローティン
グ電極に面したターゲットのエロージョンにおいてプラ
ズマ密度が増大するという問題は、長方形マグネットに
よる磁場の強さが強いほど甚だしくなる。図１３は、長
方形マグネットによる磁場の強度をパラメータとした基
板上位置と膜厚との関係を示すグラフである。プラズマ
密度はエロージョン上を進むにつれ高くなり膜厚も厚く
なっていく。図１３に示すように、長方形マグネットに
よる磁場の強度の強い３００Ｇの場合の方が電子の増殖
が強く起こる。従って、磁場強度が３００Ｇの場合、基
板の左端部の膜厚が１０００ であるのに対し１００ｍ
ｍ中央寄りでは約１８００ と大幅に厚くなっている。
一方、磁場を弱くして磁場強度が１００Ｇの場合、基板
の左端部の膜厚が１０００ であるのに対し１００ｍｍ
中央寄りでは約１４５０ と大面積基板に対しても比較
的均一な成膜が可能である。しかし、逆に長方形マグネ
ットの磁場強度を弱くすると、放電が発生しにくいとい
う問題がある。

【００１０】したがって、従来のマグネトロンスパッタ
リング装置においては、膜厚を考慮すると磁場強度が弱
くする必要があり、基板の大きさを考慮すると強磁場が
必要である。このように、従来のマグネトロンスパッタ
リング装置においては、大きな基板上に均一な膜厚を有
する膜体を形成するためには、相反する両方の条件を満
たさねばならなかった。以上のように、従来のマグネト
ロンスパッタリング装置においては、マグネトロンによ
り形成されるトンネル状の磁場における環状のプラズマ
リングの各部から飛散するスパッタ粒子の飛び出し量を
均一にすることが困難であった。本発明の目的は、スパ
ッタリング装置においても、大型の基板全面に均一な膜
厚を有する薄膜を形成することのできるスパッタリング
装置およびスパッタリング方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
装置は、真空状態に保持する排気装置に接続され、不活
性ガスが供給される真空容器、前記真空容器内に配置さ
れ、平板状の基板を支持する基板ホルダー、前記基板の
周囲に配設され、前記基板の周端部を保持する基板マス
ク、前記基板に対向して配置され、ターゲットが設置さ
れる電極板、及び前記ターゲットに対向する前記電極板
内の位置に配置され、互いに逆極性の内側磁石及び外側
磁石を有する長方形マグネットを有するスパッタリング
装置であって、前記長方形マグネットにより前記ターゲ
ット上に形成される磁場の強さが、前記長方形マグネッ
トの長辺に沿って変化するよう構成されている。このよ
うに構成されたスパッタリング装置によれば、電子がエ
ロージョン上を進むに従って磁力線が弱くなるように磁
場を構成することができるため、均一なプラズマ密度を
維持でき、大型の基板に対して均一な膜厚を有する成膜
することが可能となる。

【００１２】本発明のスパッタリング装置において、前
記磁場の強さを磁力線の方向に対して右側の方向に進む
につれて減少していくよう構成することが好ましい。本
発明のスパッタリング装置において、前記内側磁石と前
記外側磁石との間隔を、磁力線の方向に対して右側の方
向に進むにつれて広くなるよう配設することが好まし
い。本発明のスパッタリング装置において、前記内側磁
石と前記外側磁石におけるターゲットに対向するそれぞ
れの上面を傾斜させ、磁力線の方向に対して右側の方向
に配置された前記内側磁石と前記外側磁石のそれぞれの
傾斜面を外側に向かって傾斜するよう構成することが好
ましい。本発明のスパッタリング装置において、前記内
側磁石及び外側磁石のターゲットに対向する上面におい
て長手方向に直角な断面が三角形のヨーク部材を設け、
磁力線の方向に対して右側の方向に配置された前記内側
磁石及び前記外側磁石に設けた前記ヨーク部材のそれぞ
れの上面を外側に傾斜するよう構成することが好まし
い。

【００１３】本発明のスパッタリング方法は、真空容器
内の基板ホルダーに設けられた基板マスクにより平板状
の基板の周端部を保持する工程、前記基板に対向して配
設された電極板における、互いに逆極性の内側磁石及び
外側磁石により構成された長方形マグネットが設けられ
た位置の上にターゲットを配置する工程、前記真空容器
内を真空にする工程、前記真空容器内に不活性ガスを供
給する工程、前記長方形マグネットにより前記ターゲッ
ト上に、前記長方形マグネットの長辺に沿って強さが変
化して形成される磁場を与える工程、及び前記電極と前
記基板ホルダーの間に電圧を印加してスパッタリングを
生じせしめる工程を有する。このスパッタリング方法に
よれば、電子がエロージョンを進むに従って磁力線が弱
くなるため電子を捕捉する力が弱くなっていく。従って
プラズマ密度は増殖せず均一なプラズマ密度で成膜する
ことができるため、均一な膜厚を実現することができ
る。本発明のスパッタリング方法において、前記磁場の
強さを磁力線の方向に対して右側の方向に進むに従って
減少していくように変化させることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】《実施例１》本発明のスパッタリ
ング装置の実施例１を図１〜図５を参照しながら説明す
る。図１は、本発明の実施例１のスパッタリング装置の
構成を示す断面図である。図２は、実施例１のスパッタ
リング装置における長方形マグネットの構成を示す平面
図である。図１に示すように、実施例１のスパッタリン
グ装置には、排気装置７と、この排気装置７に接続され
て高真空にされる真空容器であるチャンバー１２が設け
られている。チャンバー１２には不活性ガスが導入され
るガス導入部６が形成されている。チャンバー１２の内
部の上方の壁面には基板ホルダー４が取り付けられてお
り、この基板ホルダー４に対向して電極１が配置されて
いる。この電極１にはターゲット２が取り付けられてお
り、電極１内には長方形マグネット３が設けられてい
る。長方形マグネット３はターゲット２の裏面に接触す
る電極１と対応する位置に配置されており、ターゲット
２上に所望の磁場を形成する。基板ホルダー４にはター
ゲット２に対向するよう基板５が取り付けられている。
基板５の端部が基板ホルダー４に固着された基板マスク
８により保持されて基板５は基板ホルダー４に取り付け
られている。

【００１５】図２に示すように、実施例１の長方形マグ
ネット３は、Ｓ極である棒状の内側磁石３ａと、その内
側磁石３ａを所定空間を有して取り囲むように配置した
Ｎ極である矩形環状の外側磁石３ｂとから構成されてい
る。長方形マグネット３の上面には、２種類の板厚を有
する磁性体、例えばSPCCで形成されたシャント板１７
ａ、１７ｂが配設されている。第１のシャント板１７ａ
は板厚が１.５ｍｍの長方形であり、内側磁石３ａと外
側磁石３ｂの概略中央部分を短絡させるように配置され
ている。また、板厚が３.０ｍｍで長方形の第２のシャ
ント板１７ｂは、第１のシャント板１７ａの隣で、長方
形マグネット３の短軸を縦に見て左上と右下に配置され
ている。図２に示すように、２枚の第１のシャント板１
７ａ，１７ａは、長方形マグネット３の短軸を縦に見て
中央部分を含む左上と右下に配置されている。さらに、
第１のシャント板１７ａは、長方形マグネット３の外側
磁石３ｂにおける左右の屈曲部分と内側磁石３ａの両端
部分を覆うように配置されている。

【００１６】上記のように、第１のシャント板１７ａと
第２のシャント板１７ｂは、内側磁石３ａと外側磁石３
ｂとの磁力線を短絡するように配置されており、薄い第
１のシャント板１７ａが中央部分と両端部分に配置され
ており、厚い第２のシャント板１７ｂが長方形マグネッ
ト３の左上と右下部分にそれぞれ配置されている。従っ
て、実施例１の長方形マグネット３の長辺部分において
は、磁力線が外側磁石３ｂから内側磁石３ａに向かうた
め、上方から見て磁力線の方向に対して右側の方向、す
なわち反時計回りの方向に従って磁力が弱くなるよう構
成されている。図３は実施例１の長方形マグネット３に
おける磁場の分布を示す説明図である。図３に示すよう
に、長方形マグネット３の長手方向における磁力分布
は、反時計方向に沿って通常部の４００Ｇから長方形マ
グネット３の左上部及び右下部の２００Ｇまで順次弱め
られている。

【００１７】次に、発明者が、シャント板のない従来の
長方形マグネットを使用したスパッタリング装置と、上
記実施例１の長方形マグネット３を使用したスパッタリ
ング装置とを用いて、大型基板にアルミニュウム膜を成
形した比較実験の結果について説明する。この比較実験
における条件を以下に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】上記の比較実験について以下に説明する。
図４は、シャント板のない従来の長方形マグネットを使
用したスパッタリング装置を用いて成膜を行った場合の
実測値を示すグラフである。図４における実測値は、タ
ーゲットのエロージョン上に対向する基板上の膜厚を示
している。図４に示すように、基板中央部の膜厚が１.
２５ であるのに比べて、基板両端部の膜厚は１.４〜
１.７ であった。これは、ターゲット上のプラズマ密
度が磁力線の方向に向いたときの右手方向に進むに従っ
て等比級数的に増加していくため、基板上の膜厚も長方
形マグネットの両端部に対向する基板の両端部において
極端に厚くなったものである。

【００２０】一方、シャント板を用いた長方形マグネッ
トを使用した実施例１のスパッタリング装置により成膜
した場合の実測値を図５にグラフで示す。図５はターゲ
ット上のエロージョンに対向する基板上の膜厚の実測値
である。図５に示すように、基板中央部の膜厚が１.６
であるのに対して両端部の膜厚が１.７５〜１.６２と
なっていた。これは、長方形マグネット３によリ形成さ
れるターゲット上の磁場の強さは、長方形マグネット３
の長手方向において、電子の進行方向に進むに従って磁
力が弱くなり、プラズマの増殖が抑えられるようになっ
ているためである。上記のように、実施例１のスパッタ
リング装置によれば、まだ改善の余地はあるもののエロ
ージョン上の膜厚の均一性は±１６％から±８.７％と
大幅に向上している。また、上記比較実験において、放
電のしやすさを示す放電電圧は、従来のスパッタリング
装置が４５０Ｖであり、実施例１のスパッタリング装置
が５００Ｖであった。この程度の電圧差は放電状態を形
成するのに問題のない電圧上昇である。

【００２１】なお、上記実施例１の長方形マグネット３
においては厚みの異なるシャント板１７ａ，１７ｂを用
いて長方形マグネット３の磁力を所望の分布となるよう
に構成したが、別の実施形態として次のような構成によ
っても上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
長方形マグネットの短手方向を縦に見て、外側磁石３ｂ
の左上と右下の磁力を弱めることにより、上記実施例１
の長方形マグネット３と同じ機能を有する磁石構成を実
現することができる。ただし、このような構成のスパッ
タリング装置の場合は、長方形マグネットを複数個並べ
てターゲット上に複数のエロージョンを形成して成膜す
るとき、弱い磁石の隣りに強い磁石が配置されることに
なり、相互干渉を起こすという問題がある。このため、
外側磁石の磁力の強弱により調整するこの実施形態で
は、長方形マグネットを複数個配設したマルチ磁石型の
スパッタリング装置を実現することは困難である。

【００２２】《実施例２》次に、本発明のスパッタリン
グ装置の実施例２について図６を参照しながら説明す
る。図６は、実施例２のスパッタリング装置における長
方形マグネットの構成を示す平面図である。実施例２の
スパッタリング装置は、長方形マグネット以外の部分は
前述の実施例１のスパッタリング装置と同じ構成である
ため、ここでは実施例２における長方形マグネットにつ
いて説明する。

【００２３】図６に示すように、実施例２のスパッタリ
ング装置における長方形マグネット９において、棒状の
内側磁石９ａの長手方向の中心軸が外側磁石９ｂの長手
方向に対して反時計周りに２度傾けて配置されている。
このように、内側磁石９ａを外側磁石９ｂに対して傾け
て配置することにより、長方形マグネット９によって形
成される磁場の強さは、発明者の実験によれば、図６の
図面の右上と左下においては３００Ｇ、右下と左上にお
いては１５０Ｇ程度となる。その結果、実施例１と同様
に、実施例２の長方形マグネット９によってターゲット
上に形成される磁場は、電子の進行方向に進むに従って
磁力が弱くなる。従って、実施例２のスパッタリング装
置においては、図６に示した長方形マグネット９を用い
ることにより、プラズマの増殖が抑えられる。

【００２４】なお、実施例２の別の実施形態として、実
施例２における長方形マグネットを複数並設して使用し
たマルチ磁石型のスパッタリング装置に適用した例につ
いて、図７を参照して説明する。図７は、マルチ磁石型
のスパッタリング装置における長方形マグネットユニッ
ト１０の構成を示す平面図である。図７に示すように、
この実施形態の長方形マグネットユニット１０は、上述
した実施例２のスパッタリング装置における長方形マグ
ネット９を４個短辺方向に並べて配設した構成である。
それぞれの内側磁石９ａは外側磁石９ｂに対してすべて
反時計まわりに２度傾けて設置されている。このような
配置にすることにより、前述の実施例１において別の実
施形態として説明した外側磁石の磁力を弱めた例とは異
なり、個々の長方形マグネット９の外側磁石９ｂと内側
磁石９ａとが近接した強磁場領域に隣接して別の長方形
マグネット９の外側磁石９ｂと内側磁石９ａが離れてい
る弱磁場領域を配置することができる。従って、この実
施形態においては、隣接する長方形マグネット９間の相
互干渉が起こりにくい。その結果、この実施形態におい
ては、複数の長方形マグネット９により形成される複数
のエロージョンのうちどのエロージョンについても電子
の進行方向に進むに従って磁力が弱くなる構成を実現す
ることができる。

【００２５】さらに、実施例２の別の実施形態として、
複数の長方形マグネットを並べて使用したマルチ磁石型
のスパッタリング装置に適用した例について、図８を参
照して説明する。図８は、このマルチ磁石型のスパッタ
リング装置における長方形マグネットユニット１３の構
成を示す平面図である。図８に示すように、この実施形
態の長方形マグネットユニット１３は、内側磁石１３ａ
を外側磁石１３ｂに対して時計まわりに傾けて配置する
だけでなく、外側磁石１３ｂのうち長辺を構成する棒状
の磁石１３０が反時計回りに傾けて配置されている。こ
のため、図８に示すように、外側磁石１３ｂは平行四辺
形形状に形成され、複数の長方形マグネットが短辺方向
に並べて構成されている。

【００２６】図８に示すように長方形マグネットユニッ
ト１３が構成されている場合、個々の長方形マグネット
の外側磁石１３ｂと内側磁石１３ａとが近接した強磁場
領域に隣接して別の長方形マグネットの外側磁石１３ｂ
と内側磁石１３ａとが前述した図７の長方形マグネット
ユニットよりさらに離れている弱磁場領域を設置でき
る。従って、図８に示した長方形マグネットユニット１
３においては、隣接する長方形マグネット間の相互干渉
をさらに起こりにくく構成することが可能となる。その
結果、この実施形態においては複数のエロージョンのう
ちどのエロージョンについても電子の進行方向に進むに
従って磁力が弱くなる構成を実現できる。図８に示した
長方形マグネットユニット１３は、前述の図７の実施形
態の長方形マグネットユニットに比較してより大きな磁
力の差をつけることができるため、より大きな基板の成
膜に適したマルチ磁石型のスパッタリング装置を実現す
ることができる。

【００２７】《実施例３》次に、本発明のスパッタリン
グ装置の実施例３を図９を参照しながら説明する。図９
は、実施例３のスパッタリング装置における長方形マグ
ネットの構成を示す斜視図である。実施例３は、長方形
マグネット以外は前述の実施例１のスパッタリング装置
と同じ構成であるため、ここでは実施例３における長方
形マグネットについて説明する。図９に示すように、実
施例３の長方形マグネット１４は、Ｓ極である内側磁石
１４ａの短辺方向の両側にＮ極である外側磁石１４ｂ，
１４ｂが配置されている。また、長方形マグネット１４
の内側磁石１４ａにおけるターゲット２に対向する上面
は長手方向において２分割されており、それぞれの上面
は水平面に対して角度を有して相反する方向に傾斜して
いる。

【００２８】Ｓ極である内側磁石１４ａのターゲット２
に対向する上面における２分割されている第１の傾斜面
１４１ａは、水平面に対して３０度傾いており、図９に
おいて左側に配置されているＮ極である外側磁石１４ｂ
に向いて傾斜している。一方、内側磁石１４ａの第２の
傾斜面１４２ａは、水平面に対して３０度傾いており、
図９において右側に配置されているＮ極である外側磁石
１４ｂに向いて傾斜している。また、Ｎ極である外側磁
石１４ｂにおいても、ターゲット２に対向する上面が２
分割されている。図９の左側に配置されている外側磁石
１４ｂの第１の傾斜面１４１ｂは水平面に対して３０度
傾いており、図９において右側に配置されている内側磁
石１４ａの第１の傾斜面１４１ａに向いて傾斜してい
る。一方、外側磁石１４ｂの第２の傾斜面１４２ｂは、
水平面に対して３０度傾いており、図９において右側に
配置されているＮ極である内側磁石１４ａと反対方向に
向いて傾斜している。さらに、内側磁石１４ａを挟んで
反対側に配置されている右側の外側磁石１４ｂも、前述
の図９の左側に配置されている外側磁石１４ｂと同じよ
うに形成され配置されている。

【００２９】上記のように長方形マグネット１４の内側
磁石１４ａと外側磁石１４ｂ，１４ｂを構成することに
より、長方形マグネット１４によって形成される磁場に
おいて、内側磁石１４ａの上面と外側磁石１４ｂの上面
が向き合う谷間において磁力線が集中して約３００Ｇの
強磁場（図９においてハッチングで示す）が形成され
る。一方、内側磁石１４ａの上面と外側磁石１４ｂの上
面が向き合わない空間においては磁力線が集中しないた
め約１５０Ｇの弱磁場が形成される。その結果、長方形
マグネット１４によって形成される直線上のターゲット
２上のエロージョン上では電子の進行方向に進むに従っ
て磁力を弱く形成することができ、プラズマの増殖が抑
えられる。なお、磁石そのものを上述したように上面を
傾斜させて加工することは容易なことではない。しか
し、磁石上面に楔形をしたヨーク材を設置し、ヨーク材
の表面を傾斜させることによって上記構成と同じような
効果を持たせることは可能である。

【００３０】次に、上記実施例３の長方形マグネットを
マルチ磁石型のスパッタリング装置に適用した別の実施
形態について説明する。図１０は、実施例３の長方形マ
グネットを複数個並べて配置して構成したマルチ磁石型
のスパッタリング装置用の長方形マグネットユニット１
５を示す斜視図である。図１０に示すように、この実施
形態の長方形マグネットユニット１５は、２つの内側磁
石１４ａと３つの外側磁石１４ｂとを交互に並設したも
のである。このように複数の内側磁石１４ａと外側磁石
１４ｂにおけるターゲットに対向した上面を交互に傾け
ることにより、複数並べたエロージョンのうちどのエロ
ージョンについても電子の進行方向に進むに従って磁力
を弱く形成することができ、プラズマの増殖が抑えられ
る。従って、図１０に示したスパッタリング装置によれ
ば、大きな基板に対して効率よく均一な膜厚の薄膜を形
成できるマルチ磁石型のスパッタリング装置を実現でき
る。

【００３１】なお、上述した説明では、内側磁石および
外側磁石の上面の傾斜角度を水平面に対して３０度とし
た例について説明したが、本発明はこの実施例に限定さ
れるものではなく、ターゲットと長方形マグネットとの
位置関係や内側磁石と外側磁石との位置関係により最適
な傾斜角度が選べるのはいうまでもない。また、マルチ
磁石型のスパッタリング装置の説明では、説明を簡単に
するために、２ないし４つの長方形マグネットを短辺方
向に並べた例について説明したが、この長方形マグネッ
トの数についても上記実施例に限定されるものではない
ことはいうまでもない。また、以上の説明においては、
スパッタリング装置を用いた例であるが、本発明は、タ
ーゲット上の磁場の強さを電子の進行方向に従って増加
あるいは減少するように制御してスパッタリングするス
パッタリング方法に適用できるのことはいうまでもな
い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
リング装置によれば、大面積の基板に対しても、プラズ
マを均一化して均一な膜厚の薄膜を形成することができ
る。また、本発明のスパッタリング方法によれば、大面
積の基板に対して、効率よく均一な膜厚の薄膜を生産効
率高く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のスパッタリング装置の構成
を示す説明図である。

【図２】本発明の実施例１のスパッタリング装置におけ
る長方形マグネットの構成を示す平面図である。

【図３】本発明の実施例１の長方形マグネットにおける
磁場の強さの分布を示す平面図である。

【図４】比較実験における従来の長方形マグネットを用
いて成膜を行った場合の基板上の膜厚分布を示すグラフ
である。

【図５】本発明の実施例１のスパッタリング装置により
成膜を行った場合の基板上の膜厚分布を示すグラフであ
る。

【図６】本発明の実施例２の長方形マグネットの構成を
示す平面図である。

【図７】本発明の実施例２のマルチ磁石型スパッタリン
グ装置における長方形マグネットの構成を示す平面図で
ある。

【図８】本発明の実施例２のマルチ磁石型スパッタリン
グ装置における別の実施形態の長方形マグネットの構成
を示す平面図である。

【図９】本発明の実施例３のスパッタリング装置におけ
る長方形マグネットの構成を示す斜視図である。

【図１０】本発明の実施例３のマルチ磁石型スパッタリ
ング装置における長方形マグネットの構成を示す斜視図
である。

【図１１】従来のマグネトロンスパッタリング装置の構
成を示す説明図である。

【図１２】従来のアノード電極を挿入して改良されたマ
グネトロンスパッタリング装置の構成を示す説明図であ
る。

【図１３】従来のマグネトロンスパッタリング装置おけ
る磁場の強さをパラメータとした基板上の膜厚分布を示
すグラフである。

【符号の説明】 １ 電極 ２ ターゲット ３ 長方形マグネット ３ａ 内側磁石 ３ｂ 外側磁石 ４ 基板ホルダー ５ 基板 ６ ガス導入部 ７ 排気装置 ８ 基板マスク １２ チャンバー １７ シャント板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中上 裕一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 青倉 勇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA02 AA24 BA03 CA05 DA01 DA02 DA04 DC03 DC12 DC42 DC43 EA01 HA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空状態に保持する排気装置に接続さ
   れ、不活性ガスが供給される真空容器、 前記真空容器内に配置され、平板状の基板を支持する基
   板ホルダー、 前記基板の周囲に配設され、前記基板の周端部を保持す
   る基板マスク、 前記基板に対向して配置され、ターゲットが設置される
   電極板、及び前記ターゲットに対向する前記電極板内の
   位置に配置され、互いに逆極性の内側磁石及び外側磁石
   を有する長方形マグネットを有するスパッタリング装置
   であって、 前記長方形マグネットにより前記ターゲット上に形成さ
   れる磁場の強さが、前記長方形マグネットの長辺に沿っ
   て変化するよう構成したことを特徴とするスパッタリン
   グ装置。
2. 【請求項２】 前記磁場の強さを磁力線の方向に対して
   右側の方向に進むにつれて減少していくよう構成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
3. 【請求項３】 前記内側磁石と前記外側磁石との間隔
   が、磁力線の方向に対して右側の方向に進むにつれて広
   くなるよう配設されたことを特徴とする請求項１に記載
   のスパッタリング装置。
4. 【請求項４】 前記内側磁石と前記外側磁石におけるタ
   ーゲットに対向するそれぞれの上面を傾斜させ、磁力線
   の方向に対して右側の方向に配置された前記内側磁石と
   前記外側磁石のそれぞれの傾斜面を外側に向かって傾斜
   するよう構成したことを特徴とする請求項１に記載のス
   パッタリング装置。
5. 【請求項５】 前記内側磁石及び外側磁石のターゲット
   に対向する上面において長手方向に直角な断面が三角形
   のヨーク部材を設け、磁力線の方向に対して右側の方向
   に配置された前記内側磁石及び前記外側磁石に設けた前
   記ヨーク部材のそれぞれの上面を外側に傾斜するよう構
   成したことを特徴とする請求項４に記載のスパッタリン
   グ装置。
6. 【請求項６】 真空容器内の基板ホルダーに設けられた
   基板マスクにより平板状の基板の周端部を保持する工
   程、 前記基板に対向して配設された電極板における、互いに
   逆極性の内側磁石及び外側磁石により構成された長方形
   マグネットが設けられた位置の上にターゲットを配置す
   る工程、 前記真空容器内を真空にする工程、 前記真空容器内に不活性ガスを供給する工程、 前記長方形マグネットにより前記ターゲット上に、前記
   長方形マグネットの長辺に沿って強さが変化して形成さ
   れる磁場を与える工程、及び前記電極と前記基板ホルダ
   ーとの間に電圧を印加してスパッタリングを生じせしめ
   る工程、を有することを特徴とするスパッタリング方
   法。
7. 【請求項７】 前記磁場の強さを磁力線の方向に対して
   右側の方向に進むに従って減少していくように変化させ
   ることを特徴とする請求項６に記載のスパッタリング方
   法。